2022-2023學(xué)年粵教版選擇性必修第三冊 1.3 氣體分子運動的統(tǒng)計規(guī)律 學(xué)案

學(xué)習(xí)目標物理與STSE1．掌握氣體分子運動的特點．(重點)2．掌握氣體分子速率按一定的統(tǒng)計規(guī)律分布(重點、難點)eq\a\vs4\al(單個小球的落點是隨機的，但大量小球整體遵從一定的統(tǒng)計規(guī)律)eq\a\vs4\al(氣體分子的速,率分布曲線,)知識點一分子沿各個方向運動的概率相等1．運動的自由性：由于氣體分子間的距離比較大，分子間作用力很弱．通常認為，氣體分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，不受力而做勻速直線運動，因而氣體會充滿它能達到的整個空間．2．運動的無序性：分子的運動雜亂無章，在某一時刻，向著任何一個方向運動的分子都有，而且向各個方向運動的氣體分子數(shù)目都相等．3．運動的高速性：常溫下大多數(shù)氣體分子的速率都達到數(shù)百米每秒，在數(shù)量級上相當(dāng)于子彈的速率．知識點二分子速率按一定的統(tǒng)計規(guī)律分布氣體分子速率的分布規(guī)律．(1)圖像．(2)規(guī)律：在一定溫度下，不管個別分子怎樣運動，氣體的多數(shù)分子的速率都在某個數(shù)值附近，表現(xiàn)出“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律．當(dāng)溫度升高時，“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律不變，氣體分子的速率增大，分布曲線的峰值向速率大的一方移動．小試身手1．(多選)關(guān)于氣體分子的運動情況，下列說法中不正確的是()A．某一時刻具有某一速率的分子數(shù)目是相等的B．某一時刻一個分子速度的大小和方向是偶然的C．某一溫度下，大多數(shù)氣體分子的速率不會發(fā)生變化D．分子的速率分布毫無規(guī)律ACD解析：具有某一速率的分子數(shù)目并不是相等的，呈“中間多、兩頭少”的統(tǒng)計規(guī)律分布，故A、D項錯誤；由于分子之間頻繁地碰撞，分子隨時都會改變自己的運動情況，因此在某一時刻，一個分子速度的大小和方向完全是偶然的，故B項正確；某一溫度下，每個分子的速率仍然是隨時變化的，只是分子運動的平均速率不變，故C項錯誤．2．(多選)對于氣體分子的運動，下列說法正確的是()A．一定溫度下某理想氣體的分子的碰撞十分頻繁，同一時刻，氣體分子沿各個方向運動的機會(概率)相等B．一定溫度下某理想氣體的分子速率一般不相等，但速率很大和速率很小的分子數(shù)目相對較少C．一定溫度下某理想氣體的分子做雜亂無章的運動，可能會出現(xiàn)某一時刻所有分子都朝同一方向運動的情況D．一定溫度下某理想氣體，當(dāng)溫度升高時，其中某10個分子的平均動能可能減小ABD解析：一定溫度下某理想氣體分子碰撞十分頻繁，單個分子運動雜亂無章，速率不等，但大量分子的運動遵從統(tǒng)計規(guī)律，速率大和速率小的分子數(shù)目相對較少，向各個方向運動的分子數(shù)目相等，C錯誤，A、B正確；溫度升高時，大量分子平均動能增大，但個別或少量(如10個)分子的平均動能有可能減小，D正確．探究氣體分子運動特點氣體分子運動的特點．(1)由于物體是由數(shù)量極多的分子組成的，這些分子并沒有統(tǒng)一的運動步調(diào)，單獨來看，各個分子的運動都是不規(guī)則的，具有偶然性，但從總體來看，大量分子的運動服從一定的統(tǒng)計規(guī)律．(2)氣體分子之間的距離很大，大約是分子直徑的10倍，因此除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，氣體分子不受力的作用，在空間自由移動能達到容器的任何空間，所以氣體沒有確定的形狀和體積，其體積等于容器的體積．(3)分子的運動雜亂無章，在某一時刻，向著任何一個方向運動的分子都有，而且向各個方向運動的氣體分子數(shù)目都相等，即氣體分子沿各個方向運動的機會(概率)相等．(4)每個氣體分子都在做永不停息的高速運動．(5)大量氣體分子的速率分布呈現(xiàn)“中間多(占有分子數(shù)目多)、兩頭少(速率大或小的分子數(shù)目少)”的規(guī)律．(6)溫度升高時，所有分子熱運動的平均速率增大，即大部分分子的速率增大了，但也有少數(shù)分子的速率減小，這也是統(tǒng)計規(guī)律的體現(xiàn)．【典例】(多選)根據(jù)氣體分子動理論，氣體分子運動的劇烈程度與溫度有關(guān)，下列表格中的數(shù)據(jù)是研究氧氣分子速率分布規(guī)律而列出的．按速率大小劃分的區(qū)間/(m·s－1)各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比/%0℃100℃100以下1.40.7100～2008.15.4200～30017.011.9300～40021.117.4400～50020.418.6500～60015.116.7600～7009.212.9700～8004.57.9800～9002.04.6900以上0.93.9依據(jù)表格內(nèi)容，以下四位同學(xué)所總結(jié)的規(guī)律正確的是()A．不論溫度多高，速率很大和很小的分子總是少數(shù)B．溫度變化，表現(xiàn)出“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律要改變C．某一溫度下，速率都在某一數(shù)值附近，離開這個數(shù)值越遠，分子越少D．溫度增加時，速率小的分子數(shù)減少了ACD解析：溫度變化，表現(xiàn)出“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律是不會改變的，選項B錯誤；由氣體分子運動的特點和統(tǒng)計規(guī)律可知，選項A、C、D描述正確．氣體分子速率的特點(1)在一定溫度下，所有氣體分子的速率都呈“中間多、兩頭少”的分布．(2)并不是所有分子的速率隨溫度升高都增大．1．(多選)大量氣體分子運動的特點是()A．分子除相互碰撞或跟容器壁碰撞外，還可在空間內(nèi)自由移動B．分子的頻繁碰撞致使它做雜亂無章的運動C．分子沿各方向運動的機會均等D．分子的速率分布毫無規(guī)律ABC解析：因氣體分子間的距離較大，分子力可以忽略，分子除碰撞外不受其他力的作用，故可在空間內(nèi)自由移動，A正確；分子間的頻繁碰撞使分子的運動雜亂無章，且向各方向運動的機會均等，B、C正確；氣體分子速率按“中間多、兩頭少”的規(guī)律分布，D錯誤．2．如圖所示，橫坐標v表示分子速率，縱坐標f(v)表示各等間隔速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比．圖中曲線能正確